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光纤位移传感器实验

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1 中国石油大学 传感器 实验报告 成 绩: 班级: 姓名: 同组者: 教师: 反射式光纤位移传感器 【实验目的】 1. 了解光纤传输的基本原理 2. 了解反射式光纤传感器的一般原理结构、性能 3. 利用反射式光纤位移传感器测量出光强随位移变化的函数关系。 【实验原理】 1.光导纤维与光纤传感器的一般原理 图1 光纤的基本结构 光导纤维是利用光的完全内反射原理传输光波的一种介质。如图1所示,它是由高折射率的纤芯和包层所组成。包层的折射率小于纤芯的折射率,直径大致为0.1mm~0.2mm。当光线通过端面透入纤芯,在到达与包层的交界面时,由于光线的完全内反射,光线反射回纤芯层。这样经过不断的反射,光线就能沿着纤芯向前传播。 由于外界因素(如温度、压力、电场、磁场、振动等)对光纤的作用,引起光波特性参量(如振幅、相位、偏振态等)发生变化。因此人们只要测出这些参量随外界因素的变化关系,就可 以 通过光特性参量的变化来 检 测外界因素的变化,这就是光纤传感器的基本工 作原理。 2.反射式位移传感器的结构原理 反射式光纤位移传感器是一种传输型 光纤传感器。其 原理如图2所示:光纤采 用Y 型 结构,两束 多 模 光纤,一端合 并 组成光纤探 头 ,另 一端分 为两 支 ,分 别 作为光源 光纤和接 收 光纤。光从 光源耦 合 到光源 光纤,通过光纤传输,射向反射片 ,再 被 反射到接 收 光纤,最 后 由光电转 换 器接 收 ,转 2 换器接受到的光源与反射体表面性质、反射体到光纤探头距离有关。当反射表面位置确定后,接收到的反射光光强随光纤探头到反射体的距离的变化而变化。显然,当光纤探头紧贴反射片时,接收器接收到的光强为零。随着光纤探头离反射面距离的增加,接收到的光强逐渐增加,到达最大值点后又随两者的距离增加而减小。图3所示就是反射式光纤位移传感器的输出特性曲线,利用这条特性曲线可以通过对光强的检测得到位移量。反射式光纤位移传感器是一种非接触式测量,具有探头小,响应速度快,测量线性化(在小位移范围内)等优点,可在小位移范围内进行高速位移检测。 图2 反射式位移传感器原理 图3 反射式光纤位移传感器的输出特性 【实验装置】 SET-QX 型光纤位移传感器实验箱。 【实验内容】 1. 观察光纤结构:光纤探头为半圆型结构,由数百根纤维组成,一半为光源光纤,一半为接收光纤。 2. 装上光纤探头,探头对...

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